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Verfahren zur Gewinnung von Kupfer bie bekamite pyrometallurgische
Praxis zur üewinnung von Kupfer aus stilhdischen Kupfererzen und deren Konzentration
bedingt eine Vielzahl von Verfahrensstufen und infolgedessen zählreiche metallurgische
Vorrichtungen. So sind z. B. bei dem üblichen Schachtofenprozeß Apparaturen zur
Vorröstung der Erze, gegebenenfalls verbunden mit Sintergeräteir zur Stückigmachung,
Schachtöfen, Konvertoren u: dgl. oder beim direkten Einschmelzen des Konzentrates
Flammöfen mit anschließenden Konvertoren zur Gewinnung von Rolikonzentrationsstein
und Schwarzkupfer notwendig. Aus diesen Gründen sind die Kosten derartiger Anlagen
sehr hoch, weiter sind wegen der großen Anzahl der Verfahrensschritte beträchtliche
Verluste an Kupfer und Edelmetallen unvermeidlich, und schließlich kommt tlöch neben
anderen ungünstigen Umständen die Schwierigkeit hinzu, daß die stark schwankenden
Konzentrationen der schwefeldioxvdhaltigen Gase aus den einzelnen Arbeitsstufen
die weitere Verwertung der Gase zu Schwefelsäure od. dgl. außerordentlich erschweren.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein armes Kupfererz mit 5,10°/o
Cu und 4,125°/o Schwefel ohne Zuschlag direkt in einem Elektroofen auf Kupferstein
zu verschmelzen. Ferner hat man bereits oxydische Kupfererze mit Kupfergehalten
von 11 b1S 21 % und Schwefelgehalten unter o,r °/o ebenfalls in einem Elektroofen
unter Zusatz von Reduktionsmitteln direkt zu Schwarzkupfer aufgearbeitet. Diese
Verfahren haben sich jedoch in die Praxis nicht einführen können.
Die
Erfindung bezieht sich demgegenüber auf die Verarbeitung von sulfidischen Kupferkonzentraten
und besteht darin daß diese bis auf einen geringen Rest Schwefelgehalt von beispielsweise
etwa 0,3 bis 5 % mit oder ohne Agglomerierung auf Sintergeräten, z. B. Lurgisinterrosten,
abgeröstet und hierauf unter Zugabe von Schlackenbildnern und Reduktionsmaterialien
unmittelbar in einem Arbeitsgang auf Schwarzkupfer und eine absetzbare Schlacke
derart verarbeitet werden, daß bei der Reduktion eine schwefelkupferhaltige Schicht
zwischen dem erzeugten flüssigen, metallischen Kupfer und der darüber befindlichen,
ebenfalls flüssigen Schlacke gebildet wird'. Hierbei kann die Zusammensetzung der
Schlacke je nach der Art ihrer Bestandteile sowohl im sauren wie im basischen Gebiet
liegen. Dadurch, daß beimAusgehen von sulfidischen Konzentraten ein immer gleichbleibender
S 02 Gehalt der Röstgase des vorgeschalteten Röstofens oder Sintergerätes erzielt
wird, ist eine bedeutende Erleichterung der Abgasverwertung möglich. Die Erzeugung
der schwefeldioxydhaltigen Röstgase erfolgt bei dieser Arbeitsweise in nur einer
Stufe des Gesamtverfahrens im Gegensatz zu den üblichen Verfahren, wo verschieden
konzentrierte schwefeldioxydltaltige Gase bei der Durchführung der einzelnen Verfahrensschritte,
z. B. beim Vorrösten, beim Verblasen des Roh- und Konzentrationssteines bzw, beimFlammofenschmelzen
und den nachfolgenden Verblasestufen, anfallen. Durch die genaue Regulierbarkeit
der Röstvorrichtungen lassen sich exakte Röstbedingungen schaffen, die einen konstanten
und verhältnismäßig hohen Schwefeldioxydgeltalt der Röstgase gewährleisten. Hierdurch
können die nachgeschaltetenAnlagen für die Verwertung der Schwefeldioxydgase in
ihren Abmessungen verhältnismäßig klein gegenüber solchen Anlagen gehalten werden,
wie diese im Rahmen der üblichen Kupfergewinnungsverfahren notwendig sind, bei denen
in ihrer Konzentration zwischen 2 und t 2 % SO., schwankende schwefeldioxydhaltige
Gase entstehen. Es liegt auf der Hand, daß eine Anlage, die z. B. mit einem konstanten
Gehalt von etwa 6% SO., im Röstgas arbeitet, erheblich kleiner gehalten werden kann
und infolgedessen in der Erstellung wesentlich billiger und auch bequemer zu betreiben
ist als eine solche, die dauernd dünne Gase mit beispielsweise 2 % SO, zu verarbeiten
hat.
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Der erfindungsgemäß bei der Vorröstung des Konzentrates im Röstgut
belassene Schwefelgehalt von etwa 0,3 bis 5 % bewirkt wie bereits erwähnt, daß sich
bei der Reduktion eine schwefelkupferhaltige Schicht zwischen dem im Ofen erzeugten
metallischen Kupfer u@n,d .der darüber befinidl.ichen flüssigen Schlacke bildet.
Durch diese in der. Hauptsache aus Kupfersulphür bestehende Zwischenschicht wird
ein Puffer geschaffen, der Verluste an metallischem Kupfer, die sonst infolge der
Löslichkeit desselben in der flüssigen Schlacke auftreten, praktisch vollkommen
vermeiden läßt.
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l:in weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Arbeit mit
dem feuerflüssigen Material wesentlich erleichtert wird. Der Transport von geschmolzenem
Roh- oder Konzentrationsstein, den verschiedenen flüssigen Zwischenprodukten der
üblichenKupfergewinnungsverfahren, entfällt völlig, da die entsprechenden Verfahrensstufen
erfindungsgemäß nicht mehr auftreten. Das geröstete Material wird nach dem Verfahren
gemäß der Erfindung vielmehr in fester Form mit den Zuschlägen einem geeigneten
Ofen zugeführt., wobei gegebenenfalls;vorher eine Zwischenbeltandluttg, z. B. eine
Krümelung oder Brikettierung, erfolgen kann. Es verläßt diesen Ofen, der somit das
einzige pyrometallurgische Gerät des ganzen Verfahrens ist, sofort als Schwarzkupfer.
Dieses wird je nach der Arbeitsweise des nachgeschalteten Raffirtationsprozesses
beispielsweise entweder sogleich flüssig in den betreffenden Ofen oder auch in einen
diesem Ofen vorgeschalteten Mischer chargiert oder aber bei nur periodischem Betrieb
des Raffinierofens zu Barren vergossen, die in fester Form in den Raffinierofen
eingesetzt werden können.
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Vorzugsweise wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zur Reduktion
des gerösteten Materials ein Elektroofen mit Widerstands- oder kombinierter Lichtbogenwiderstandsbeheizung
verwendet. Infolge der in einem solchen Ofen erreichbaren hohen Temperaturen ist
eine schnelle Durchführung der Reduktion möglich, weiterhin besteht der Vorteil,
daß man beim Betrieb des Ofens nicht an die ganz präzise Innehaltung einer bestimmten
Schlackenzusammensetzung gebunden ist, da auch ein Möller mit dem nicht günstigsten
Verhältnis der schlackenbildenden Bestandteile eine dünnflüssige, gut absetzbare
Schlacke mit geringen Gehalten an Kupfer und Edelmetallen ergibt, so daß viel größere
Abweichungen in dieser Hinsicht als bei Verwendung eines Schachtofens zulässig sind.
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Als Reduktionsmittel bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung wird vorzugsweise Kohlenstoff in Gestalt von z. B. Hüttenkoks, Gaskoks,
Holzkohle od. dgl. verwendet.
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Hierbei kann man die Menge des zugesetzten Kohlenstoffes entsprechend
dem beabsichtigten Grade der Reduktion der in der Charge befindlichen Metalloxyde
variieren. Beispielsweise kann zur Regelung des Reinheitsgrades des Kupfers die
zugegebene Menge an Kohlenstoff derart bemessen werden, daß eine nur partielle Reduktion
der Oxyde eintritt, d. h. daß das in der Charge enthaltene Kupfer sowie die edleren
Bestandteile, z. B. Gold, Silber od. dgl., nicht völlig in ihre metallische Form
übergeführt werdep. Man kann aber auch die zugegebene Menge an Reduktionsmittel
so einstellen, daß ein überschuß über die für die vollkommene Reduktion des Kupfers
und der Edelmetalle benötigte Menge an Reduktionsmittel vorhanden ist, um gleichzeitig
einen Teil der für die Kupfergewinnung unerw-üttschteit Begleitmetalle in ihre elementare
Form überzuführen. Diese können dann in einem nachfolgenden Raffinationsprozeß vom
Kupfer u. dgl. wieder getrennt und verschlackt werden. Schließlich ist es möglich,
so viel Reduktionsmittel zuzugehen, <laß alle in der Charge enthaltenen N-letalloxvde
reduziert werden (totalt@
Reduktion), wonach man das in seiner metallischen
Form anfallende Eisen durch langsames Erstarrenlassen des flüssigen Gemisches von
metallischem Kupfer und Eisen infolge der nahezu quantitativen Mischungslücke der
beiden Metalle fast vollständig von dem darunter befindlichen Kupferregulus trennen
kann, der beispielsweise auf mechanischem Wege abgespalten wird.